Miscugli e composti

Quello che distingue un miscuglio da un composto è che, nel primo, i componenti mantengono le loro proprietà, e sono separabili tramite mezzi chimici, mentre nel secondo i componenti non mantengono le loro proprietà, e per separarli occorre una reazione chimica.
In questa esperienza osserveremo il ferro e lo zolfo, sia in un miscuglio che in un composto, e verificheremo se è possibile separarli utilizzando una calamita, e se il ferro continua a reagire nello stesso modo con gli acidi.

Durata: 1 ora

Scopo:

Dimostrare che in un miscuglio i componenti mantengono le stesse proprietà, mentre in un composto no.

Teoria:

Il ferro è un metallo, di aspetto grigio lucente, viene attratto dalle calamite e reagisce con acido cloridrico producendo idrogeno gassoso secondo la reazione:

Fe _(s) + 2HCl _(aq) → FeCl_{2 (aq)} + H_{2 (g)}

Lo zolfo è un solido non metallico giallo, non viene attratto dalle calamite e non reagisce con HCl.

Scaldati insieme formano solfuro ferroso:

Fe + S → FeS

Questo è un solido nero, non viene attratto dalle calamite e reagisce con acido cloridrico producendo acido solfidrico, avvertibile dall'odore di uova marce:

FeS _(s) + HCl _(aq) → FeCl_{2 (aq)} + H₂S _(g)

Materiale:

• Zolfo
  
• Limatura di ferro
  
• Acido cloridrico 37%
  

Strumenti:

• Vetrini da orologio
  
• Provette
  
• Portaprovette
  
• Mortaio e pestello
  
• Crogiolo
  
• Spatole
  
• Calamita
  
• Becco Bunsen
  
• Treppiede e sostegno per crogiolo
  
• Bilancia tecnica
  
• Cappa aspirante
  

Procedimento:

1. Proprietà dei singoli elementi
   
   1. Mettere una punta di spatola di limatura di ferro in un vetrino da orologio, osservarne l'aspetto.
      
   2. Passare una calamita vicino alla limatura di ferro, osservare quello che succede.
      
   3. Mettere una punta di spatola di limatura di ferro in una provetta.
      
   4. Aggiungere alcune gocce di acido cloridrico. Osservare quello che succede.
      
   5. Ripetere i punti da 1 a 4 con lo zolfo.
      
2. Miscuglio
   
   1. Mettere una punta di spatola di limatura di ferro e una punta di spatola di zolfo nel mortaio.
      
   2. Pestarli fino a ridurli ad una polvere grigiastra omogenea. Osservarne l'aspetto.
      
   3. Ripetere i punti da 1.2 a 1.4 con il miscuglio.
      
3. Composto
   
   1. Pesare 1 g di limatura di ferro e 1 g di zolfo, e metterli nel mortaio.
      
   2. Pestarli fino a ridurli ad una polvere grigiastra omogenea, poi trasferirli nel crogiolo.
      
   3. Sotto cappa aspirante, scaldarli sulla fiamma del bunsen finché non si riducono ad una massa nera. Lasciar raffreddare e osservarne l'aspetto.
      
   4. Ripetere i punti da 1.2 a 1.4 con il composto.
      

Risultato:

Il ferro è sotto forma di trucioli grigi e lucenti, viene attratto dalla calamita, e con HCl forma effervescenza senza odori particolari (idrogeno). Dopo un po' di tempo, la soluzione si colora di giallo-bruno. Lo zolfo è una polvere gialla opaca, non viene attratto dalla calamita e non reagisce con HCl.
Nel miscuglio, il ferro continua ad essere attratto dalla calamita e a reagire con acido cloridrico.
Il composto è un solido nero opaco, non viene attratto dalla calamita e con acido cloridrico reagisce formando effervescenza puzzolente (acido solfidrico).

Consigli di sicurezza:

Lo zolfo è irritante, occorre maneggiarlo con guanti.

L'acido cloridrico è corrosivo e i suoi vapori sono nocivi, occorre maneggiarlo sotto cappa aspirante con guanti. Durante il riscaldamento del miscuglio di ferro e zolfo si formano vapori di ossidi di zolfo, nocivi, anche questa parte dell'esperimento quindi va svolta sotto cappa aspirante.

Commenti:

Le reazioni del ferro e del solfuro ferroso con acido cloridrico non sono molto vistose, se non si notassero, occorre riprovare con una maggior quantità di sostanza.

Nel miscuglio, il ferro che viene attratto dalla calamita può portarsi dietro un po' di zolfo, che aderisce ai trucioli di ferro.
Scaldando lo zolfo, parte di questo liquefa e poi reagisce con l'ossigeno dell'aria formando ossidi di zolfo:

S _(s) + O_{2 (g)} → SO_{2 (g)}

2SO_{2 (g)} + O_{2 (g)} → 2SO_{3 (g)}

Per questo è necessario scaldare sotto cappa aspirante, e con un eccesso di zolfo (non tutto reagisce con il ferro).

Se non si usa un sufficiente eccesso di zolfo, o se il riscaldamento non è abbastanza prolungato, può rimanere del ferro che non ha reagito, facendo sì che anche la massa di prodotto venga attratta dalla calamita.